本發(fā)明涉及鋁基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防腐耐用的鋁制品及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁金屬質(zhì)地堅韌而輕，有延展性，容易導(dǎo)電，可作飛機、車輛、船、舶、火箭的結(jié)構(gòu)材料，但是純鋁太軟了些，應(yīng)用范圍受到諸多限制，因此人們總是往里加入少量的銅、鎂、錳等，制成鋁合金，改善鋁的物理及化學(xué)性能。鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。但是鋁合金依然存在韌性差、硬度低、不耐磨、不耐沖擊、熱傳導(dǎo)系數(shù)較大、熱變形大、熱穩(wěn)定性差等問題。鋁是活潑金屬，易受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而被腐蝕。金屬腐蝕遍及國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，給國民經(jīng)濟帶來了巨大的損失。目前鋁合金是應(yīng)用最多的合金，因此鋁合金的腐蝕越來越受到重視。鋁制品是采用鋁合金為主要原料加工而成的生活用品、工業(yè)用品的統(tǒng)稱。現(xiàn)有的鋁制品普遍采用多重金屬或合金鍍層結(jié)構(gòu)，但也存在防腐性能差、易磨損、耐酸性能差等缺點，而且也不能有效防止發(fā)生電化學(xué)腐蝕等現(xiàn)象，而且還會消耗大量貴金屬資源，生產(chǎn)成本高，同時采用單一的防腐涂料在耐用性、光澤、硬度及防腐性能等方面遠遠還不夠理想。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種防腐耐用的鋁制品及其制備方法，有效提高了鋁制品的耐腐蝕性、耐霉性、布氏硬度、抗拉強度及附著力。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種防腐耐用的鋁制品，包括基材層及涂層，所述涂層主要由以下重量份數(shù)制成：環(huán)氧樹脂30-40份、介孔sba-155-7份、β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0.5-1.0份、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚0.5-1.0份、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺0.2-0.5份、苯并咪唑氨基甲酸甲酯0.2-0.5份、硝酸纖維素10-15份、不銹鋼粉末10-13份、高嶺土10-13份、硅灰石10-13份、正丁醇10-15份、苯乙烯10-15份、消泡劑5-10份、t31固化劑10-15份及nx-2040固化劑10-15份。
優(yōu)選地，所述涂層由以下重量份數(shù)制成：環(huán)氧樹脂35份、介孔sba-156份、β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0.7份、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚0.7份、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺0.3份、苯并咪唑氨基甲酸甲酯0.3份、硝酸纖維素13份、不銹鋼粉末12份、高嶺土12份、硅灰石12份、正丁醇13份、苯乙烯13份、消泡劑7份、t31固化劑13份及nx-2040固化劑13份。
優(yōu)選地，所述介孔sba-15的粒徑為7-10nm。
優(yōu)選地，所述基材層主要由以下重量份數(shù)制成：鋁粉50-60份、銅粉20-30份、納米二氧化鋯5-6份、釤元素3-4份、鐿元素3-4份、緩蝕劑1-2份。
優(yōu)選地，所述基材層主要由以下重量份數(shù)制成：鋁粉55份、銅粉25份、納米二氧化鋯5.5份、釤元素3.5份、鐿元素3.5份、緩蝕劑1.5份。
優(yōu)選地，所述緩蝕劑由等質(zhì)量的重鉻酸鉀、硅酸銅混合而成。
如上所述的防腐耐用的鋁制品的制備方法，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取鋁粉及銅粉放入電磁攪拌爐中，在惰性氣氛下加熱至熔化，混合均勻；
(2)按重量份稱取納米二氧化鋯，并進行高溫焙燒處理，并抽真空；
(3)將步驟(2)中處理好的納米二氧化鋯加入到步驟(1)熔體中，繼續(xù)恒溫攪拌2-3h，使得納米二氧化鋯充分分散于鋁及銅混合物中；
(4)按重量份稱取釤元素及鐿元素加入到步驟(3)中，恒溫下攪拌0.5-1.0h，再加入緩蝕劑，繼續(xù)攪拌，得到混合物熔體；
(5)將步驟(4)所述混合物熔體經(jīng)除氣、精煉、扒渣后，降溫至700-800℃在金屬型模具中澆注成型，脫模后按照規(guī)定尺寸拋光打磨，制得鋁基材模型，備用；
(6)將鋁基材模型進行脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗一系列處理，使得鋁基材表面干凈平整光滑，得到基材層備用；
(7)按重量份稱取介孔sba-15，放入真空干燥箱中抽真空干燥，除氣，備用；
(8)按重量份稱取正丁醇及苯乙烯倒入稱取好的環(huán)氧樹脂中，攪拌稀釋，備用；
(9)將步驟(7)處理過的介孔sba-15加入到步驟(8)稀釋的環(huán)氧樹脂中，攪拌，使得介孔sba-15充分分散于環(huán)氧樹脂中，備用；
(10)按重量份稱取β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺、苯并咪唑氨基甲酸甲酯、硝酸纖維素、不銹鋼粉末、高嶺土、硅灰石及消泡劑，放入步驟(9)中，繼續(xù)攪拌，充分混合均勻，備用；
(11)按重量份稱取t31固化劑及nx-2040固化劑放入步驟(10)中，繼續(xù)攪拌，充分混合均勻，得到涂料，備用；
(12)使用高壓噴槍在高壓泵的驅(qū)動下，將步驟(11)制得的涂料均勻地噴涂在步驟(6)所得的基材層上，形成均勻的涂層。
優(yōu)選地，步驟(2)中所述高溫焙燒處理是先在450-550℃下恒溫1-1.5h，再升溫至700-900℃，繼續(xù)恒溫2-3h。
優(yōu)選地，步驟(7)中所述抽真空干燥的溫度為50-60℃，干燥時間為12-24h。
優(yōu)選地，步驟(12)中所述高壓泵的壓強為20-30mpa。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
1、在本發(fā)明中，環(huán)氧樹脂作為涂料的基體，加入介孔sba-15，環(huán)氧樹脂固化過程中生成了許多羥基，羥基與介孔sba-15的硅羥基脫水縮合生成“有機-無機”滲透纏結(jié)結(jié)構(gòu)，所以介孔材料sba-15的加入能提高環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能；正丁醇及苯乙烯作為非活性稀釋劑，對環(huán)氧樹脂性能沒有影響，能有效稀釋環(huán)氧樹脂，有效改善了介孔sba-15在環(huán)氧樹脂基體中的分散性；t31固化劑及nx-2040固化劑作為固化劑，能使涂料在室溫下快速固化，提高涂料的適用期及漆膜的初期硬度，促進各原料的有效結(jié)合，提高防腐涂層的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)脫落等現(xiàn)象；硝酸纖維素是一種熱塑性樹脂，能夠彌補環(huán)氧樹脂的不耐高溫性，提高鋁制品的耐用性；β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯及2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚均為抗氧化劑，具有較強的還原性，能夠溶解防腐涂層中的氧，在鋁制品表面形成良好的磁性氧化物保護膜，并對金屬表面起到緩蝕和鈍化的作用，能有效地延緩金屬表面的腐蝕；n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺及苯并咪唑氨基甲酸甲酯均為防霉劑，能有效殺滅或抑制霉菌，防止鋁制品發(fā)生霉變；這些原料制成的涂料能顯著提高鋁制品耐腐蝕性、耐霉性、力學(xué)性能及附著力等性能，綜合性能提高，延長使用壽命，擴大應(yīng)用范圍。
2、本發(fā)明中基材層由鋁粉、銅粉、納米二氧化鋯、釤元素、鐿元素、重鉻酸鉀及硅酸銅制成，其中，加入銅粉，銅與鋁生成第二相al2cu，有效增強鋁合金強度；釤元素及鐿元素均為稀土元素，具有可塑性，能與銅反應(yīng)，使鋁合金可塑性提高；納米二氧化鋯粒徑小，比表面積大，能阻止鋁合金的晶界劃移，使得鋁合金拉伸性能等性能，提高綜合性能；重鉻酸鉀及硅酸銅為緩蝕劑，可以防止或減緩材料腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物，提高鋁制品耐腐蝕性；綜上，本發(fā)明的基材層配方能有效提高基材層綜合性能，延長使用壽命。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
實施例1
一種防腐耐用的鋁制品，包括基材層及涂層，其中，基材層主要由以下重量份數(shù)制成：鋁粉50份、銅粉20份、納米二氧化鋯5份、釤元素3份、鐿元素3份及等質(zhì)量的重鉻酸鉀、硅酸銅混合而成的緩蝕劑1份；涂層主要由以下重量份數(shù)制成：環(huán)氧樹脂30份、介孔sba-15(粒徑7nm)5份、β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0.5份、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚0.5份、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺0.2份、苯并咪唑氨基甲酸甲酯0.2份、硝酸纖維素10份、不銹鋼粉末10份、高嶺土10份、硅灰石10份、正丁醇10份、苯乙烯10份、消泡劑5份、t31固化劑10份及nx-2040固化劑10份。
將上述配比的預(yù)料使用下述的方法制備防腐耐用的鋁制品，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取鋁粉及銅粉放入電磁攪拌爐中，在惰性氣氛下加熱至熔化，混合均勻；
(2)按重量份稱取納米二氧化鋯，并進行高溫焙燒處理，并抽真空，先在450℃下恒溫1h，然后升溫至700℃，繼續(xù)恒溫2h；
(3)將步驟(2)中處理好的納米二氧化鋯加入到步驟(1)熔體中，繼續(xù)恒溫攪拌2h，使得納米二氧化鋯充分分散于熔體中；
(4)按重量份稱取釤元素及鐿元素加入到步驟(3)中，恒溫下攪拌0.5h，再加入緩蝕劑，繼續(xù)攪拌，得到混合物熔體；
(5)將步驟(4)所述混合物熔體經(jīng)除氣、精煉、扒渣后，降溫至700℃在金屬型模具中澆注成型，脫模后按照規(guī)定尺寸拋光打磨，制得鋁基材模型，備用；
(6)將鋁基材模型進行脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗一系列處理，使得鋁基材表面干凈平整光滑，得到基材層備用；
(7)按重量份稱取介孔sba-15，放入50℃真空干燥箱中抽真空干燥12h，除氣，備用；
(8)按重量份稱取正丁醇及苯乙烯倒入稱取好的環(huán)氧樹脂中，攪拌稀釋，備用；
(9)將步驟(7)處理過的介孔sba-15加入到步驟(8)稀釋的環(huán)氧樹脂中，攪拌，使得介孔sba-15充分分散于環(huán)氧樹脂中，備用；
(10)按重量份稱取β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺、苯并咪唑氨基甲酸甲酯、硝酸纖維素、不銹鋼粉末、高嶺土、硅灰石及消泡劑，放入步驟(9)中，繼續(xù)攪拌，充分混合均勻，備用；
(11)按重量份稱取t31固化劑及nx-2040固化劑放入步驟(10)中，繼續(xù)攪拌，充分混合均勻，得到涂料，備用；
(12)使用高壓噴槍在壓強為20mpa高壓泵的驅(qū)動下，將步驟(11)制得的涂料均勻地噴涂在步驟(6)所得的基材層上，形成均勻的涂層。
實施例2
一種防腐耐用的鋁制品，包括基材層及涂層，其中，基材層主要由以下重量份數(shù)制成：鋁粉55份、銅粉25份、納米二氧化鋯5.5份、釤元素3.5份、鐿元素3.5份及等質(zhì)量的重鉻酸鉀、硅酸銅混合而成的緩蝕劑1.5份；所述涂層主要由以下重量份數(shù)制成：環(huán)氧樹脂35份、介孔sba-15(粒徑8.5nm)6份、β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯0.7份、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚0.7份、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺0.3份、苯并咪唑氨基甲酸甲酯0.3份、硝酸纖維素13份、不銹鋼粉末12份、高嶺土12份、硅灰石12份、正丁醇13份、苯乙烯13份、消泡劑7份、t31固化劑13份及nx-2040固化劑13份。
將上述配比的預(yù)料使用下述的方法制備防腐耐用的鋁制品，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取鋁粉及銅粉放入電磁攪拌爐中，在惰性氣氛下加熱至熔化，混合均勻；
(2)按重量份稱取納米二氧化鋯，并進行高溫焙燒處理，并抽真空，先在500℃下恒溫1.3h，然后升溫至800℃，繼續(xù)恒溫2.5h；
(3)將步驟(2)中處理好的納米二氧化鋯加入到步驟(1)熔體中，繼續(xù)恒溫攪拌2.5h，使得納米二氧化鋯充分分散于熔體中；
(4)按重量份稱取釤元素及鐿元素加入到步驟(3)中，恒溫下攪拌0.8h，再加入緩蝕劑，繼續(xù)攪拌，得到混合物熔體；
(5)將步驟(4)所述混合物熔體經(jīng)除氣、精煉、扒渣后，降溫至750℃在金屬型模具中澆注成型，脫模后按照規(guī)定尺寸拋光打磨，制得鋁基材模型，備用；
(6)將鋁基材模型進行脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗一系列處理，使得鋁基材表面干凈平整光滑，得到基材層備用；
(7)按重量份稱取介孔sba-15，放入55℃真空干燥箱中抽真空干燥19h，除氣，備用；
(8)按重量份稱取正丁醇及苯乙烯倒入稱取好的環(huán)氧樹脂中，攪拌稀釋，備用；
(9)將步驟(7)處理過的介孔sba-15加入到步驟(8)稀釋的環(huán)氧樹脂中，攪拌，使得介孔sba-15充分分散于環(huán)氧樹脂中，備用；
(10)按重量份稱取β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺、苯并咪唑氨基甲酸甲酯、硝酸纖維素、不銹鋼粉末、高嶺土、硅灰石及消泡劑，放入步驟(9)中，繼續(xù)攪拌，充分混合均勻，備用；
(11)按重量份稱取t31固化劑及nx-2040固化劑放入步驟(10)中，繼續(xù)攪拌，充分混合均勻，得到涂料，備用；
(12)使用高壓噴槍在壓強為25mpa高壓泵的驅(qū)動下，將步驟(11)制得的涂料均勻地噴涂在步驟(6)所得的基材層上，形成均勻的涂層。
實施例3
一種防腐耐用的鋁制品，包括基材層及涂層，其中，基材層主要由以下重量份數(shù)制成：鋁粉60份、銅粉30份、納米二氧化鋯6份、釤元素4份、鐿元素4份及等質(zhì)量的重鉻酸鉀、硅酸銅混合而成的緩蝕劑2份；涂層主要由以下重量份數(shù)制成：環(huán)氧樹脂40份、介孔sba-15(粒徑10nm)7份、β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯1.0份、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚1.0份、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺0.5份、苯并咪唑氨基甲酸甲酯0.5份、硝酸纖維素15份、不銹鋼粉末13份、高嶺土13份、硅灰石13份、正丁醇15份、苯乙烯15份、消泡劑10份、t31固化劑15份及nx-2040固化劑15份。
將上述配比的預(yù)料使用下述的方法制備防腐耐用的鋁制品，包括以下步驟：
(1)按重量份稱取鋁粉及銅粉放入電磁攪拌爐中，在惰性氣氛下加熱至熔化，混合均勻；
(2)按重量份稱取納米二氧化鋯進行高溫焙燒處理，并抽真空，先在550℃下恒溫1.5h，然后升溫至900℃，繼續(xù)恒溫3h；
(3)將步驟(2)中處理好的納米二氧化鋯加入到步驟(1)熔體中，繼續(xù)恒溫攪拌2-3h，使得納米二氧化鋯充分分散于熔體中；
(4)按重量份稱取釤元素及鐿元素加入到步驟(3)中，恒溫下攪拌1.0h，再加入緩蝕劑，繼續(xù)攪拌，得到混合物熔體；
(5)將步驟(4)所述混合物熔體經(jīng)除氣、精煉、扒渣后，降溫至800℃在金屬型模具中澆注成型，脫模后按照規(guī)定尺寸拋光打磨，制得鋁基材模型，備用；
(6)將鋁基材模型進行脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗一系列處理，使得鋁基材表面干凈平整光滑，得到基材層備用；
(7)按重量份稱取介孔sba-15，放入60℃真空干燥箱中抽真空干燥24h，除氣，備用；
(8)按重量份稱取正丁醇及苯乙烯倒入稱取好的環(huán)氧樹脂中，攪拌稀釋，備用；
(9)將步驟(7)處理過的介孔sba-15加入到步驟(8)稀釋的環(huán)氧樹脂中，攪拌，使得介孔sba-15充分分散于環(huán)氧樹脂中，備用；
(10)按重量份稱取β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺、苯并咪唑氨基甲酸甲酯、硝酸纖維素、不銹鋼粉末、高嶺土、硅灰石及消泡劑，放入步驟(9)中，繼續(xù)攪拌，充分混合均勻，備用；
(11)按重量份稱取t31固化劑及nx-2040固化劑放入步驟(10)中，繼續(xù)攪拌，充分混合均勻，得到涂料，備用；
(12)使用高壓噴槍在壓強為30mpa高壓泵的驅(qū)動下，將步驟(11)制得的涂料均勻地噴涂在步驟(6)所得的基材層上，形成均勻的涂層。
為了進一步說明本發(fā)明鋁制品的性能優(yōu)異，進行了大量實驗，并對鋁制品耐腐蝕性、耐霉性、布氏硬度、抗拉強度、附著力進行檢測，實驗結(jié)果如表1所示。
對照組：選擇市面上某品牌鋁制品。
對比例1：涂層采用的原料為環(huán)氧樹脂、高嶺土、硅灰石、正丁醇、苯乙烯、消泡劑、t31固化劑及nx-2040固化劑，其他按照本發(fā)明實施例1制備得到鋁制品。
對比例2：涂層采用的原料為環(huán)氧樹脂、β-(2,6-二叔丁基-3-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯、2,5-二叔丁基-3-甲基苯酚、高嶺土、硅灰石、正丁醇、苯乙烯、消泡劑、t31固化劑及nx-2040固化劑，其他按照本發(fā)明實施例1制備得到鋁制品。
對比例3：涂層采用的原料為環(huán)氧樹脂、n-(氟二氯甲基硫代)鄰苯二甲酰亞胺、苯并咪唑氨基甲酸甲酯、高嶺土、硅灰石、正丁醇、苯乙烯、消泡劑、t31固化劑及nx-2040固化劑，其他按照本發(fā)明實施例1制備得到鋁制品。
對比例4：涂層采用的原料為環(huán)氧樹脂、硝酸纖維素、不銹鋼粉末、高嶺土、硅灰石、正丁醇、苯乙烯、消泡劑、t31固化劑及nx-2040固化劑，其他按照本發(fā)明實施例1制備得到鋁制品。
對比例5：涂層采用的原料為環(huán)氧樹脂、介孔sba-15、高嶺土、硅灰石、正丁醇、苯乙烯、消泡劑、t31固化劑及nx-2040固化劑，其他按照本發(fā)明實施例1制備得到鋁制品。
從表1結(jié)果可以看出，對比例1-5制備的鋁制品的耐腐蝕性、耐霉性、布氏硬度、抗拉強度及附著力均比對照組的高，卻低于本發(fā)明實施例1制備的鋁制品，而采用本發(fā)明實施例1-3制備的鋁制品的腐蝕性、耐霉性、布氏硬度、抗拉強度及附著力最高，且隨著原料含量增加而有所提高，但是相差不大。綜上所述，本發(fā)明制得的鋁制品防腐耐用性能最優(yōu)異，能夠有效提高鋁制品的使用壽命與抵抗惡劣腐蝕環(huán)境的能力，能夠有效抵制各種介質(zhì)對涂層的滲透，綜合性能最佳。
表1鋁制品性能檢測
上述說明是針對本發(fā)明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，凡本發(fā)明所提示的技術(shù)精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應(yīng)屬于本發(fā)明所涵蓋專利范圍。